Energieffektivitet nyckelord för framtidens 6G-teknik

Fredrik Tufvesson är professor i radio­system vid LTH. Han är mitt uppe i arbetet med att utveckla 6G-tekniken som ska användas på 2030-talet, trots att vi användare knappt har blivit varse den femte generationens teknik. 

Sjätte generationens teknik förväntas vara mer energieffektiv än 5G, med användningsområden som smarta städer, auto­noma fordon och medicinsk teknik. Målet är att bidra till en teknikutveckling med ett lägre klimatavtryck.

– Kommunikationssektorn drar energi – ungefär två procent av de globala utsläppen kommer härifrån – men tekniken gör det också möjligt att minska utsläppen inom andra sektorer med upp till 15 procent, säger Fredrik Tufvesson

Tekniken utvecklas i tioårscykler

Kommunikationstekniken har en tendens att utvecklas i tioårscykler. På 1980-­talet kom den bärbara telefonen som många nog minns som en telefonlur fastsatt i en attachéliknande väska med en snurrig telefonsladd.

– Den första mobiltelefonen använde 1G för att fungera. Då skickades ljudet analogt, ungefär som hos en walkie-talkie. Med ­dagens mått mätt var ljudkvaliteten dålig, batteritiden kort och väskan tung.

Med hjälp av den mobila labbutrustningen samlar Fredrik Tufvesson in mätdata för att utvärdera 6G-prestandan. Foto: Jessika Sellergren

Den digitala telefonin gjorde sin ­entré på 1990-talet. Då kom GSM-telefonen som också beskrivs som andra ­generationens mobiltelefoni. GSM står för ”globalt system för mobil kommunikation” och gjorde världsomspännande kommunikation möjlig.

– I denna veva kom också den digitala textöverföringen, sms. De fick innehålla som mest 160 tecken, och det blev en framgångsrik affär för teleoperatörerna som tog betalt per skickat sms.

Nästa stora generationskliv togs när 3G-tekniken gjorde det möjligt att skicka tal, bild och multimedia.

– Fast egentligen kom EDGE – det som vi brukar se som E på mobilskärmen – dessförinnan, som en vidareutveckling av 2G-tekniken. EDGE används fortfarande till en del uppkopplad teknik, för gamla system eller där täckningen är dålig.

Internet i fickan

Fjärde generationens teknik beskriver Fredrik Tufvesson som att ha internet i fickan. Med 4G skickas det videoklipp och mobiltelefonen används som en liten dator – en kommunikationsutveckling som tar en allt större datamängd i anspråk. 

Han förklarar hur datamängden räknas ut. Ett sms-tecken motsvarar åtta bitar, vilket innebär 1280 bitar för ett sms på 160 tecken. Datamängden för att skicka ett foto är betydligt större – cirka 40 miljoner bitar.

– Våra behov och beteenden kräver en allt större datamängd och högre hastig­heter. Vi klarar oss inte längre med fjärde och femte generationens teknik i förhållande till det vi vill kunna göra.

Ett önskemål är att kunna styra enheter i realtid. Fredrik Tufvesson förklarar genom en jämförelse med en robot på ett fabriksgolv.

– Roboten förflyttar sig själv och levererar saker, men den kan ännu inte prata med andra enheter i omgivningen. Men med femte generationens teknik så kan roboten utföra fler tjänster, agera spontant och lösa oväntade situationer, exempelvis om vägen skulle vara blockerad.

Svårt med täckning överallt

Men trots att tekniken tagit dessa cykliska kliv händer det att telefonen backar ett par decennier och visar 3G istället för 5G. Det hänger ihop med basstationernas täckningsgrad och vilka mobiloperatörer som har stationer i olika delar av landet.

– Det är dyrt att skapa täckning, och för att hålla nere kostnaderna täcks de om­råden där flest människor finns. Här sätter man gärna upp många basstationer för att få en hög kapacitet. Det leder till att den elektromagnetiska signalstyrkan kan sänkas per basstation vilket i sin tur innebär både en energieffektivisering och en lägre strålningsgrad, säger Fredrik Tufvesson.

– Vill vi ha en levande landsbygd så behöver vi också se till att vi har fullvärdiga digitala tjänster även i dessa områden.

Den ser kanske inte mycket ut för världen, men i själva verket är det en uppkopplad ­robot som körs via det lokala 5G-nätet. Foto: Jessika Sellergren

I ”Wireless Systems and Applications Lab” på LTH styr Fredrik Tufvesson en robot på ett rullbord med hjälp av en handkontroll, en sådan som annars används vid datorspel. Rullbordet har dekorerats med ett par ögon för att se mer robotlikt ut, och trots känslan av hemmabygge är labbet en tekniskt avancerad miljö i framkant där 6G-tekniken nu växer fram.

Energiförbrukningen ökar med AI och maskininlärning. Målet är att få ner energi­förbrukningen ännu mer per bit, vilket nu testas på olika sätt i labbet.

– Utöver att teknikutvecklingen behöver förhålla sig till att energiförbrukningen påverkar klimatet, så måste också människan själv bli bättre på att välja bort eller stänga ner de delar av tekniken som inte används.

Sneglar mot 7G

Fredrik Tufvesson sneglar förstås redan mot 7G-utvecklingen. Hans framtidsspaning är att den sjätte generationens teknik kommer att bli det sista telefoncentrerade tekniksprånget.

– Det finns inget som tyder på att datamängden minskar, men telefonens funktion kommer med största sannolikhet finnas inbyggd i annan teknik och utrustning som vi använder i vår vardag.